JPH0643503Y2 - Actuator - Google Patents

Actuator

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JPH0643503Y2
JPH0643503Y2 JP1987012938U JP1293887U JPH0643503Y2 JP H0643503 Y2 JPH0643503 Y2 JP H0643503Y2 JP 1987012938 U JP1987012938 U JP 1987012938U JP 1293887 U JP1293887 U JP 1293887U JP H0643503 Y2 JPH0643503 Y2 JP H0643503Y2
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JP
Japan
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piezoelectric
shaped
shim
piezoelectric vibrator
plate
Prior art date
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JP1987012938U
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Japanese (ja)
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JPS63121785U (en
Inventor
壮征 佐藤
英憲 奥山
Original Assignee
株式会社三鈴エリ−
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Publication date
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  • Reciprocating Pumps (AREA)
  • Apparatuses For Generation Of Mechanical Vibrations (AREA)
  • Compressors, Vaccum Pumps And Other Relevant Systems (AREA)

Description

【考案の詳細な説明】 (産業上の利用分野) 本考案はダイヤフラムポンプの駆動子を往復動させるに
適するアクチエーターに係り、駆動子の往復動を圧電振
動子により行うアクチエーターに関する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION (Industrial field of application) The present invention relates to an actuator suitable for reciprocating a driver of a diaphragm pump, and more particularly to an actuator for reciprocating the driver by a piezoelectric vibrator.

(従来の技術) 従来、ダイヤフラムポンプ等の振動形流体ポンプは、一
つの壁面がダイヤフラムとなっているケーシングに吸込
側逆止弁を有する吸込口と吐出側逆止弁を有する吐出口
とを設け、ダイヤフラムの駆動子に永久磁石を固定し、
この永久磁石に電磁石を対向配置して駆動子を駆動して
いる。
(Prior Art) Conventionally, a vibrating fluid pump such as a diaphragm pump is provided with a suction port having a suction side check valve and a discharge port having a discharge side check valve in a casing whose one wall surface is a diaphragm. , Fix the permanent magnet to the diaphragm driver,
An electromagnet is arranged opposite to the permanent magnet to drive the driver element.

このような電磁ポンプは電磁石に交流電流を通電して両
磁石間に作用する吸引・反発力により駆動子を往復動さ
せ、ダイヤフラムを振動させて流体を吸込口より吸込側
逆止弁を通して吸い込み、吸い込んだ流体を吐出口より
吐出側逆止弁を通して吐出するものである。
In such an electromagnetic pump, an alternating current is applied to an electromagnet to reciprocate a driver element by a suction / repulsion force acting between both magnets, and a diaphragm is vibrated to suck a fluid from a suction port through a suction side check valve, The sucked fluid is discharged from the discharge port through the discharge side check valve.

また、本考案者は、前記の電磁石による駆動の代わりに
圧電振動子の振動を利用したものを提案した(実開昭63
-82078号公報)。このポンプはケーシングの内壁に圧電
振動子の外周を固定し、ケーシングに吸込側逆止弁を有
する吸込口と吐出側逆止弁を有する吐出口とを設けてな
る圧電ポンプである。
Further, the present inventor has proposed a device that utilizes the vibration of a piezoelectric vibrator instead of the drive by the electromagnet described above.
-82078 publication). This pump is a piezoelectric pump in which the outer periphery of a piezoelectric vibrator is fixed to the inner wall of a casing, and the casing is provided with a suction port having a suction side check valve and a discharge port having a discharge side check valve.

この圧電ポンプは圧電振動子の電極間に交流電圧を印加
してこれを振動させ、流体の吸込み・吐出を行うもので
ある。
This piezoelectric pump applies an AC voltage between electrodes of a piezoelectric vibrator to vibrate the same, and sucks and discharges a fluid.

しかしながら、この圧電ポンプは圧電素子の組み立てが
複雑であるという問題がある。
However, this piezoelectric pump has a problem that the assembly of the piezoelectric element is complicated.

これは第4図の断面図のように、1つの壁面がダイヤフ
ラム4となっているケーシング9に吸込側逆止弁10を有
する吸込口7と吐出側逆止弁5を有する吐出口6とを設
け、前記ダイヤフラム4をこれに連結した駆動子3の往
復動で振動させることにより流体を圧送する流体ポンプ
の駆動子3に圧電振動子1の一端を弾性絶縁材2を介し
て連結し、この圧電振動子1の他端を絶縁支持材15を介
してフレーム11で支持してなるものである。図中、14
a、14bはリード線である。
As shown in the sectional view of FIG. 4, a casing 9 having a diaphragm 4 on one wall has a suction port 7 having a suction side check valve 10 and a discharge port 6 having a discharge side check valve 5. One end of the piezoelectric vibrator 1 is connected via the elastic insulating material 2 to the driver 3 of the fluid pump which is provided and which vibrates the diaphragm 4 by the reciprocating motion of the driver 3 connected thereto. The other end of the piezoelectric vibrator 1 is supported by a frame 11 via an insulating support material 15. 14 in the figure
a and 14b are lead wires.

圧電振動子1の電極13aと13b及び13c(13bと13cとは並
列接続してある)間に交流電圧を印加すると、この圧電
振動子1は振動し、その振幅は圧電振動子1が片持ちで
支持されているために大きく、圧電振動子1に連結され
ている駆動子3は電源の周波数で共振して大きく往復動
せしめられ、これによりダイヤフラム4が大きく振動
し、流体を圧送するものである。更に、振幅を大きくす
るために振動子3には電源周波数で共振するような重り
8が付加してある。
When an AC voltage is applied between the electrodes 13a, 13b and 13c of the piezoelectric vibrator 1 (13b and 13c are connected in parallel), the piezoelectric vibrator 1 vibrates and its amplitude is cantilevered by the piezoelectric vibrator 1. The driver element 3 connected to the piezoelectric vibrator 1 resonates at the frequency of the power source and reciprocates greatly, which causes the diaphragm 4 to vibrate greatly and pump the fluid. is there. Furthermore, in order to increase the amplitude, a weight 8 that resonates at the power supply frequency is added to the vibrator 3.

この例では振幅を更に大きくするために第5図示のよう
に前記電極13aをシム16とし、この両面に板状圧電体1
2、12を形成し、その外側に電極13b、13cを設けて並列
接続したものである。
In this example, in order to further increase the amplitude, the electrode 13a has shims 16 as shown in FIG.
2 and 12 are formed, and electrodes 13b and 13c are provided on the outside thereof and connected in parallel.

(考案が解決しようとする問題点) 上述の内、前者の電磁ポンプは磁界が発生するので電磁
ノイズの問題がある上、磁気ディスクをハンドリングす
る装置等のエアー源としては磁気ディスクが磁界の影響
を受け易いために使用出来ない。
(Problems to be solved by the invention) Among the above, the former electromagnetic pump has a problem of electromagnetic noise because it generates a magnetic field, and the magnetic disk is an influence of the magnetic field as an air source for a device handling the magnetic disk. It cannot be used because it is easily affected.

また電磁石を用いているので大形で重量が重くなり、消
費電力が多く、発熱する等の問題点がある。
Further, since an electromagnet is used, it is large and heavy, consumes a large amount of power, and generates heat.

後者の圧電ポンプは圧電振動子1の組み立てが複雑で、
面倒である。
In the latter piezoelectric pump, the assembly of the piezoelectric vibrator 1 is complicated,
It is troublesome.

本考案は上述の問題を解決して、周辺機器に影響を及ぼ
さず、かつ、効率良く、しかも組み立ての容易なアクチ
エーターを提供することを目的とする。
An object of the present invention is to solve the above problems and to provide an actuator that does not affect peripheral devices, is efficient, and is easy to assemble.

(問題点を解決するための手段) 上述の目的を達成するために、板状圧電体12を帯状の弾
性板状体からなるシム16に添着すると共に、シム16の両
端を板状圧電体12より延長せしめてその一端に貫通孔17
を設けた圧電振動子1を形成し、該圧電振動子1の貫通
孔17に棒状駆動子を挿通すると共に、弾性体からなるス
ペーサー19を駆動子18に嵌合して駆動子18と複数の圧電
振動子1を結合一体化し、これをフレーム11に挿入して
前記圧電振動子1のシム16の端部をフレーム1の内部凹
部に嵌合固定してなるアクチエーターを提供するもので
ある。
(Means for Solving the Problems) In order to achieve the above-mentioned object, the plate-shaped piezoelectric body 12 is attached to the shim 16 made of a strip-shaped elastic plate-shaped body, and both ends of the shim 16 are bonded to the plate-shaped piezoelectric body 12. Make it more extended and through hole 17 at one end
The piezoelectric vibrator 1 provided with is formed, the rod-shaped driver is inserted into the through hole 17 of the piezoelectric vibrator 1, and the spacer 19 made of an elastic body is fitted to the driver 18 to form a plurality of drivers 18. An actuator is provided in which the piezoelectric vibrators 1 are combined and integrated, and the piezoelectric vibrators 1 are inserted into a frame 11 so that the ends of the shims 16 of the piezoelectric vibrators 1 are fitted and fixed in the internal recesses of the frame 1.

(作用) 上述のように、圧電振動子1と駆動子が一体的に形成さ
れているので、組み立ての場合には駆動子3を挿入して
固定すればよく、複数の圧電振動子1を設けた場合でも
組み立てが容易である。
(Operation) Since the piezoelectric vibrator 1 and the driver are integrally formed as described above, the driver 3 may be inserted and fixed in the case of assembly, and the plurality of piezoelectric vibrators 1 are provided. Easy to assemble even if

(実施例) 本考案アクチエーターの圧電振動子1は、第1図(平面
図)、第2図(側面図)に示したように、金属薄板等の
帯状の弾性板状体よりなるシム16に板状圧電体12が添着
されると共に、シム16は板状圧電体12より延長せしめ、
一方には駆動子3が貫通する貫通孔17が穿設されてい
る。
(Example) As shown in FIG. 1 (plan view) and FIG. 2 (side view), the piezoelectric vibrator 1 of the actuator of the present invention is a shim 16 made of a strip-shaped elastic plate-like body such as a metal thin plate. The plate-shaped piezoelectric body 12 is attached to the shim 16, and the shim 16 is extended from the plate-shaped piezoelectric body 12.
A through hole 17 through which the driver element 3 penetrates is formed on one side.

第2図は二種類の圧電振動子1を示したもので、(イ)
はシム16の片面にのみ板状圧電体12を設けたもので、
(ロ)は両面に板状圧電体12を設けてバイモルフ型とし
たものである。
FIG. 2 shows two kinds of piezoelectric vibrators 1.
Is a plate-shaped piezoelectric body 12 provided only on one side of the shim 16,
(B) is a bimorph type in which plate-like piezoelectric bodies 12 are provided on both sides.

第3図は本考案のアクチエーターを圧電ポンプに適用し
た場合の部分断面図である。この例は複数の圧電振動子
1を使用した例である。即ち、リン青銅、ステンレス
鋼、鉄鋼等の金属薄板を長方形に裁断し、一端に貫通孔
17を穿設してシム16とする。このシム16の片面若しくは
両面に圧電体セラミックスからなる板状圧電体12を形成
させ、この板状圧電体12の表面にアルミニュームを蒸着
して電極20として圧電振動子1を形成する。
FIG. 3 is a partial sectional view of the actuator of the present invention applied to a piezoelectric pump. This example is an example using a plurality of piezoelectric vibrators 1. That is, a thin metal plate of phosphor bronze, stainless steel, steel, etc. is cut into a rectangle and a through hole is formed at one end.
17 is drilled to form shim 16. A plate-shaped piezoelectric body 12 made of piezoelectric ceramics is formed on one side or both sides of the shim 16, and aluminum is vapor-deposited on the surface of the plate-shaped piezoelectric body 12 to form the piezoelectric vibrator 1 as an electrode 20.

得られた圧電振動子1の貫通孔17に絶縁性ロッド18から
なる棒状駆動子3を挿通すると共に弾性体製のスペーサ
ー19a、19bを嵌合させ、これを順次繰り返して圧電振動
子1a、1b、1c、・・を絶縁ロッド18に弾性的に結合す
る。
The rod-shaped driver element 3 made of the insulating rod 18 is inserted into the through hole 17 of the obtained piezoelectric vibrator 1 and the spacers 19a and 19b made of an elastic body are fitted, and the piezoelectric vibrators 1a and 1b are sequentially repeated. , 1c, ... Are elastically coupled to the insulating rod 18.

必要に応じてスペーサー19と絶縁ロッド18を接着剤を用
いて接着しても良い。
If necessary, the spacer 19 and the insulating rod 18 may be bonded with an adhesive.

こうして得られた駆動子3(絶縁ロッド18)と複数の圧
電振動子1とが一体化した駆動体部をフレーム11内に挿
入して、シム16の先端部をフレーム11内面の嵌合凹部に
嵌合することによって組立てることが出来る。
The driving body portion in which the driver element 3 (insulating rod 18) thus obtained and the plurality of piezoelectric vibrators 1 are integrated is inserted into the frame 11, and the tip portion of the shim 16 is fitted into the fitting concave portion on the inner surface of the frame 11. It can be assembled by fitting.

このシム16と電極20間に電源より交流電圧を印加するこ
とによって振動させることが出来る。前記両面形の場合
はシム16の両面の板状圧電体12の電極20を並列に接続し
てシム16と電極20との間に同様に交流電圧を印加する。
It can be vibrated by applying an AC voltage from the power supply between the shim 16 and the electrode 20. In the case of the double-sided type, the electrodes 20 of the plate-shaped piezoelectric body 12 on both sides of the shim 16 are connected in parallel and an alternating voltage is similarly applied between the shim 16 and the electrode 20.

(考案の効果) 上述のように、圧電振動子1は1枚のシム16毎に単独に
形成されており、スペーサー19と交互に絶縁性ロッド18
を通してゆき、必要枚数を貫通させた後に図示しない締
付け具でスペーサー19とシム16とを締付けて挟持すれば
良いので、締付け部分に必要最小限度の自由度でシム16
と絶縁性ロッド18とを連結出来、この部分でのエネルギ
ー損失を最小に止めることが可能である。
(Effects of the Invention) As described above, the piezoelectric vibrator 1 is individually formed for each shim 16, and the insulating rods 18 are alternately arranged with the spacers 19.
The spacers 19 and the shims 16 can be clamped and clamped by a fastener (not shown) after passing through the required number of sheets.
And the insulating rod 18 can be connected to each other, and energy loss in this portion can be minimized.

また、上述のような組み立て方法であるので、組み立て
が容易である。
Further, since the assembling method is as described above, the assembling is easy.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

第1図は本考案の圧電振動子の平面図、第2図は同じく
側面図で、(イ)は片面形のもの、(ロ)は両面形のも
の、第3図は構成されたアクチエーターの部分断面図、
第4図は従来のアクチエーターを用いた圧電ポンプの断
面図、第5図は同じく両面形圧電振動子の一例の断面図
である。 1:圧電振動子、3:駆動子、11:フレーム、12:板状圧電
体、16:シム、17:貫通孔。
FIG. 1 is a plan view of the piezoelectric vibrator of the present invention, FIG. 2 is a side view of the same, (a) is a single-sided type, (b) is a double-sided type, and FIG. 3 is a configured actuator. Partial cross section of
FIG. 4 is a sectional view of a piezoelectric pump using a conventional actuator, and FIG. 5 is a sectional view of an example of the double-sided piezoelectric vibrator. 1: Piezoelectric vibrator, 3: Driver, 11: Frame, 12: Plate-shaped piezoelectric body, 16: Shim, 17: Through hole.

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】[Scope of utility model registration request] 【請求項1】板状圧電体を帯状の弾性板状体からなるシ
ムに添着すると共に、シムの両端を板状圧電体より延長
せしめてその一端に貫通孔を設けた圧電振動子を形成
し、該圧電振動子の貫通孔に棒状駆動子を挿通すると共
に、弾性体からなるスペーサーを駆動子に嵌合して駆動
子と複数の圧電振動子を結合一体化し、これをフレーム
に挿入して前記圧電振動子のシムの端部をフレームの内
部凹部に嵌合固定してなるアクチエーター。
1. A piezoelectric vibrator, wherein a plate-shaped piezoelectric body is attached to a shim made of a strip-shaped elastic plate-shaped body, and both ends of the shim are extended from the plate-shaped piezoelectric body to form a through hole at one end thereof. , The rod-shaped driver element is inserted into the through hole of the piezoelectric vibrator, and a spacer made of an elastic body is fitted to the driver element to combine and integrate the driver element with a plurality of piezoelectric vibrators, and this is inserted into the frame. An actuator in which an end of a shim of the piezoelectric vibrator is fitted and fixed in an internal recess of a frame.
JP1987012938U 1987-01-30 1987-01-30 Actuator Expired - Lifetime JPH0643503Y2 (en)

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JPS63121785U JPS63121785U (en) 1988-08-08
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